(57)【要約】【課題】優れた放熱効果を有する放熱金属表面の薄膜構造及びその製造方法。【解決手段】放熱金属５１表面にダイヤモンド構造の炭素からなる薄膜５２を形成する。放熱金属の下面は、発熱源である半導体チップなどの放熱面に密着して配置され、熱伝導によって放熱金属表面の薄膜より放熱する。  表面をダイヤモンド構造の炭素からなる放熱面とすることによって、熱伝導特性を向上し、又その赤外輻射能によって高い放熱作用を発揮する。  ダイヤモンド構造の炭素からなる薄膜は、化学蒸着、物理蒸着などによって形成すする。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱面を備える放熱金属体の放熱面にダイヤモンド構造の炭素からなる薄膜を形成したことを特徴とする、
電子機器用放熱構造。
【請求項２】
前記電子機器は、コンピュータシステムであることを特徴とする請求項１記載の電子機器用放熱構造。
【請求項３】
前記電子機器は、家庭用電化製品であることを特徴とする請求項１記載の電子機器用放熱構造。
【請求項４】
前記放熱金属体は、平面状であることを特徴とする請求項１記載の電子機器用放熱構造。
【請求項５】
前記放熱金属体は、銅材料からなることを特徴とする請求項１記載の電子機器用放熱構造。
【請求項６】
前記放熱金属体は、アルミニウム材料からなることを特徴とする請求項１記載の電子機器用放熱構造。
【請求項７】
前記放熱金属体は、熱伝導率の高い金属材料からなることを特徴とする請求項１記載の電子機器用放熱構造。
【請求項８】
前記ダイヤモンド構造の炭素は、ダイヤモンドであることを特徴とする請求項１記載の電子機器用放熱構造。
【請求項９】
前記薄膜構造は、化学蒸着によって形成されることを特徴とする請求項１記載の電子機器用放熱構造。
【請求項１０】
前記薄膜構造は、物理蒸着によって形成されることを特徴とする請求項１記載の電子機器用放熱構造。
【請求項１１】
放熱金属体を準備するステップと、
ダイヤモンド構造の炭素の薄膜を前記放熱金属体表面に形成するステップと、
からなることを特徴とする電子機器用放熱金属体表面の薄膜構造の製造方法。
【請求項１２】
前記放熱金属体材料として銅を用いることを特徴とする請求項１１記載の電子機器用放熱金属体表面の薄膜構造の製造方法。
【請求項１３】
前記放熱金属体材料としてアルミニウムを用いることを特徴とする請求項１１記載の電子機器用放熱金属体表面の薄膜構造の製造方法。
【請求項１４】
前記放熱体金属材料として熱伝導率の高い金属を用いることを特徴とする請求項１１記載の電子機器用放熱金属体表面の薄膜構造の製造方法。
【請求項１５】
前記ダイヤモンド構造の炭素元素としてダイヤモンドを用いることを特徴とする請求項１１記載の電子機器用放熱金属体表面の薄膜構造の製造方法。
【請求項１６】
前記ダイヤモンド構造の炭素の薄膜を前記放熱金属体表面に形成するステップが化学蒸着法によるものであることを特徴とする請求項１１記載の電子機器用放熱金属体表面の薄膜構造の製造方法。
【請求項１７】
前記ダイヤモンド構造の炭素の薄膜を前記放熱金属体表面に形成するステップが物理蒸着法によるものであることを特徴とする請求項１１記載の電子機器用放熱金属体表面の薄膜構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放熱金属表面の薄膜構造およびその製造方法に関し、特に、ダイヤモンド構造の炭素元素の薄膜製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
科学技術の発展に伴い、コンピュータシステム、携帯電話、ＭＰ３プレーヤ、デジタルカメラ、ラジオ、無線インターネット、映像再生機、ＩＣレコーダ、株価表示装置、翻訳機、ＰＤＡ、スキャナ、ゲーム機、リモコン、血圧計、ナビゲーションシステム、デジタルビデオカメラ、携帯型音楽再生装置およびテレビ会議装置など各種の電子機器が次々と開発された。コンピュータシステムおよび家庭用電化製品の発展に伴い、より高い性能のチップが開発され、高密度および機能の向上に伴い、チップの放熱問題も発生した。
【０００３】
この問題に鑑み、各種の放熱器が開発され、放熱効率の向上が期待された。従来技術による放熱器においては、銅またはアルミ合金を使用したものが主流となっており、サウスブリッジチップ、ノースブリッジチップおよびメモリなど各種電子機器のチップに対応した放熱器が存在する。
【０００４】
図１は従来技術によるノースブリッジチップに適用される放熱器を示す斜視図である。図中の放熱器は方形の底板１１および複数の放熱フィン１２を備え、方形の底板１１は上部平面１１１およびそれに相対する下部平面１１２を備える。複数の放熱フィン１２の各フィンの底辺には接続部１２１が設けられる。接続部１２１は方形の底板１１の上部平面１１１との接続に用いられ、各放熱フィン１２は方形の底板１１の上部平面１１１上に垂直に配列されてノースブリッジチップに適用される放熱器が構成され、方形の底板１１の下部平面１１１がチップ上部に貼合される。方形の底板１１および複数の放熱フィン１２は、銅材料またはアルミニウム材料からなる。この放熱器は、方形の底板１１の下部平面１１２がノースブリッジチップ上に貼合されているので、熱は上部平面１１１に接続された複数の放熱フィン１２上に伝導され、外部の空気対流によって複数の放熱フィン１２上の熱が除去されるという工程で放熱が行われる。
【０００５】
また、図２は従来技術によるメモリに適用される放熱器を示す斜視図である。図中の放熱器は長い板状の金属平板２１およびコ型の固定クリップ２２を備え、コ型の固定クリップ２２は長い板状の上面２２１を備え、上面２２１の両長辺から下向きにコ型の側辺２２３が延伸する。一対の長い板状の金属平板２１上には二つの開口２１１が設けられ、コ型の固定クリップの側辺２２３による挟持に用いられる。一対の金属平板２１にはメモリを収容する空間２１２が形成され、一対の金属平板２１およびコ型の固定クリップ２２は銅材料またはアルミニウム材料からなる。この放熱器は、メモリが一対の金属平板２１に形成された収容空間２１２内に設置され、金属平板２１がメモリチップ上に貼合されて熱が金属平板２１全体に伝導され、外部の空気対流によって金属平板２１上の熱が除去されるという工程で放熱が行われる。
【０００６】
しかし、上述の放熱器の構造は、放熱フィンを使用した構造であり、放熱器は放熱を行う以外に、空間上の制限があるので小型化する必要があり、ヒートパイプのような放熱効率が高い放熱器も開発されたが、小型化の問題は未だ解決されていない。
【０００７】
ダイヤモンドは硬度が最も高く、放熱速度も最も早く、透過波長範囲も広く、耐腐食性を有し、長きに渡ってその優れた特性によって重要な材料の一つとされてきた。その熱伝導率は従来技術による放熱器に使用される銅の五倍であり、高温時における赤外線輻射能力も強力であり、その優れた能力は対流放熱以外に輻射放熱を行う点にあり、さらに熱膨張率も少ない。従って、ダイヤモンドの放熱効果は高温時に最も顕著となる。このダイヤモンドの放熱に優れる特性は一般にはダイヤモンドの真偽の判定に広く利用されている。現在、全世界の天然ダイヤモンドの採掘量は数百トンを越えていないので、高価である。しかし、従来技術においてすでに多くの人工ダイヤモンドの製造方法が案出された。その中で、炭化水素化合物を直接分解する方法が最も多く、ＭＰＣＶＤ（Microwave Plasma enhance Chemical Vapor Deposition）法、ＨＦＣＶＤ（Hot Filament CVD）法などによってダイヤモンド薄膜を生成でき、人工ダイヤモンドは天然ダイヤモンドと同じような特性を有する。
【０００８】
高い放熱効果および小型化を同時に満たす放熱器の構造およびその製造方法の案出は解決が望まれる課題であった。
【特許文献１】特開２００４−１７２３２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の発明者は、従来技術による放熱器の欠点に鑑み、長年に渡る関連技術の研究および関連製品の開発経験によって、従来技術の欠点を解決する本発明を案出した。
本発明の目的は、ダイヤモンド構造の炭素元素の薄膜が金属表面に形成された放熱金属表面の薄膜構造およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は放熱金属表面の薄膜構造およびその製造方法を提供するものであり、コンピュータシステムまたは家庭用電化製品などから発生する熱の除去に適する。放熱金属表面の薄膜構造は少なくとも放熱金属およびダイヤモンド構造の炭素元素が放熱金属表面に形成された薄膜を備え、放熱金属は銅材料、アルミニウム材料または熱伝導率の高い金属が採用される。また、薄膜を形成するダイヤモンド構造の炭素元素はダイヤモンドとすることができる。薄膜の製造工程は化学蒸着、物理蒸着またはその他の製造方法によって完成される。
【発明の効果】
【００１１】
放熱金属の下部表面が電子機器上に貼合され、放熱金属の下部表面が電子機器から発生した熱を放熱金属の上部表面に拡散し、上部表面に形成されたダイヤモンド薄膜の優れた熱伝導特性および高温時における赤外線輻射能力によって、好適な放熱が行われる。平板状の放熱器に形成できるので、電子機器内の空間を占拠することがなく、電子機器の小型化も達成でき、同時に高い放熱効果も達成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図３は本発明の一実施例によるＭＰＣＶＤ法によって薄膜を形成する構造を示す模式図である。本実施例において、その反応工程は反応を行いたい混合気体を入気口３１から気体反応室３６へと進入させ、それと同時にマイクロ波発生システム３２がマイクロ波を発生させて混合気体に活性の反応性イオンを生成して反応を行い、支持フレーム３４上の金属材料３５表面に徐々にダイヤモンドを堆積させてダイヤモンド膜を形成する。金属材料３５は平面状の放熱金属とすることができ、平面状の放熱金属は銅、アルミニウム、その他の熱伝導率の高い金属またはその結合材料とすることができる。残余の気体は排気口３３から排出され、上述の反応工程によってダイヤモンド薄膜が形成された平面状の放熱金属が完成される。
【００１３】
図４は本発明もう一つの実施例によるイオンビームスパッタリングによって薄膜を形成する構造を示す模式図である。本実施例において、その製造工程は先ずダイヤモンド粉末材料をプレスしてターゲット４２にし、ターゲット４２の設置角度と第１のイオンガン４１のイオンビーム放射方向との傾斜角度を約４５度にし、第１のイオンガン４１によってスパッタリングされたダイヤモンド微粒子は第２のイオンガン４３前方に飛行し、第２のイオンガン４３によってダイヤモンド微粒子に十分な運動エネルギが与えられ、金属材料４４表面に均一なダイヤモンド膜が形成される。金属材料４４は平面状の放熱金属とすることができ、平面状の放熱金属は銅、アルミニウム、その他の熱伝導率の高い金属またはその結合材料とすることができ、残余のダイヤモンド微粒子は排気口４５から排出される。上述の製造工程によってダイヤモンド薄膜が形成された放熱金属が完成される。
【００１４】
図５は本発明の一実施例によって形成された放熱金属の薄膜構造を示す斜視図である。図において、本発明の一実施例は放熱金属５１および薄膜５２を備える。放熱金属５１は平面状で、上部平面５１１およびそれに相対する下部表面５１２を備える。薄膜５２は放熱金属５１の上部表面５１１に形成され、薄膜５２はダイヤモンド構造の炭素元素が組成した材料からなる。ダイヤモンド構造の炭素元素はダイヤモンドとすることができ、放熱金属５１は銅、アルミニウムまたはその他の熱伝導率の高い金属とすることができる。放熱金属５１の下部表面５１２は電子機器に貼合される。従って、放熱金属５１の下部表面５１２が電子機器上に貼合され、放熱金属５１の下部表面５１２が電子機器から発生した熱を放熱金属５１の上部表面５１１に拡散し、上部表面５１１に形成されたダイヤモンド薄膜５２の優れた熱伝導特性および高温時における赤外線輻射能力によって、好適な放熱が行われるという工程で放熱が行われる。平板状の放熱器に形成できるので、電子機器内の空間を占拠することがなく、電子機器の小型化も達成でき、同時に高い放熱効果も達成する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来技術によるノースブリッジチップに適用される放熱器を示す斜視図である。
【図２】従来技術によるメモリに適用される放熱器を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施例によるＭＰＣＶＤ法によって薄膜を形成する構造を示す模式図である。
【図４】本発明もう一つの実施例によるイオンビームスパッタリングによって被膜を形成する構造を示す模式図である。
【図５】本発明の一実施例によって形成された放熱金属の薄膜構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００１６】
３１    入気口
３２    マイクロ波発生システム
３３    排気口
３４    支持フレーム
３５    金属材料
３６    気体反応室
４１    第１のイオンガン
４２    ターゲット
４３    第２のイオンガン
４４    金属材料
４５    排気口
５      放熱金属表面の薄膜構造
５１    放熱金属
５１１  上部表面
５１２  下部表面
５２    薄膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006245561.tif 000005
【図４】
2006245561.tif 000006
【図５】
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